文妮

摘 要：以西源隧道坍方處理為例闡述了管棚法施工在隧道坍方段的應(yīng)用，論述了管棚法處理坍方段的技術(shù)要點(diǎn)，同時(shí)說(shuō)明了注漿在管棚法處理坍方技術(shù)中的作用。

關(guān)鍵詞：隧道；管棚；注漿

1 工程概況

西源隧道為贛龍鐵路擴(kuò)能改造工程中典型淺埋隧道之一，位于江西省會(huì)昌縣，全長(zhǎng)468m，設(shè)計(jì)為時(shí)速200km客貨共線鐵路雙線隧道，隧道內(nèi)線間距為4.4m～4.525m。隧道最大埋深約34.5m，通過(guò)底層巖性為全風(fēng)化～弱風(fēng)化板巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖，Ⅳ級(jí)圍巖占17.1%，Ⅴ級(jí)圍巖占82.9%。該隧道地質(zhì)復(fù)雜，圍巖破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，空隙潛水較發(fā)育，多處淺埋，溝谷設(shè)計(jì)。隧道施工至DK101+820處時(shí)頂部發(fā)生坍塌冒頂，需要及時(shí)處理。

2 施工方案

在洞內(nèi)拱部120°范圍內(nèi)施作φ89管棚，管棚間距40cm，長(zhǎng)度10m，外插角控制在5°～10°，結(jié)合超前預(yù)注漿技術(shù)，在開(kāi)挖輪廓線的外圍形成加固圈，加固圈的厚度約為4m。在開(kāi)挖掘進(jìn)的同時(shí)用小導(dǎo)管補(bǔ)強(qiáng)注漿加固技術(shù)對(duì)DK101+805～DK101+815段拱墻部位進(jìn)行洞內(nèi)3m徑向注漿，進(jìn)一步提高洞壁圍巖自穩(wěn)性。

采用開(kāi)挖工法為三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，為了充分利用圍巖的承載能力，在開(kāi)挖完成后立即施作格柵拱架，以及錨網(wǎng)噴支護(hù)體系，使初期支護(hù)與注漿加固的坍方體形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)。

施工中必須建立科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)體系用以監(jiān)測(cè)支護(hù)體系的變形，通過(guò)監(jiān)測(cè)體系對(duì)支護(hù)體系的監(jiān)測(cè)來(lái)確保施工的安全性和穩(wěn)定性，將通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析所得的結(jié)果及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位與施工單位。

根據(jù)坍方體的工程地質(zhì)特點(diǎn)，制定方案，施工工序安排如下：（1）對(duì)隧道進(jìn)行全方位量測(cè)，測(cè)量數(shù)據(jù)與以前監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)隧道的狀況進(jìn)行評(píng)估。（2）進(jìn)行地表袖閥管注漿。（3）施作洞內(nèi)管棚，并進(jìn)行注漿。（4）采用超前小導(dǎo)管注漿進(jìn)行超前防護(hù)。（5）采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱工法進(jìn)洞掘進(jìn)施工。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 管棚施作工藝要點(diǎn)

（1）棚管的直徑為89mm，管棚用熱軋無(wú)縫鋼管分節(jié)制作形成，絲扣聯(lián)接。管棚鋼管周身梅花型鉆出漿孔，管棚的前端制作成錐體便于安裝，管棚的尾端使用焊接法將蘭盤與注漿管尾端聯(lián)接在一起。

（2）管棚施工前安裝導(dǎo)向管，在靠近掌子面已初支的鋼架外側(cè)再加設(shè)3榀工18鋼架，并施作工18鋼架橫撐作為臨時(shí)仰拱使鋼架閉合，再在鋼架上安裝φ140mm鋼管作為定位導(dǎo)向管，中心間距為40cm。

（3）鉆孔前需要精確測(cè)定孔的平面位置、孔的傾角以及外插角的度數(shù)，并且對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行編號(hào)。外插角控制在5°～10°，可依照實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，鉆孔仰角的確定應(yīng)根據(jù)鉆孔深度以及鉆桿強(qiáng)度來(lái)確定，一般鉆孔仰角控制在1°～1.5°。鉆機(jī)采用地質(zhì)鉆機(jī)，隔孔施鉆。鉆孔選用比管棚直徑大20-30mm的合金鉆頭，在土質(zhì)層中開(kāi)孔時(shí)可以采用低壓鉆孔一次鉆進(jìn)成孔的方法，當(dāng)成孔有1.0m后，開(kāi)始進(jìn)行適當(dāng)加壓。

（4）鉆孔檢測(cè)合格后，將鋼管連續(xù)接長(zhǎng)，用鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)頂進(jìn)將其裝入孔內(nèi)，鋼管采用絲扣連接，采用匹配的絲扣。為使鋼管接頭錯(cuò)開(kāi)，第一節(jié)管采用3m和6m交替布置，編號(hào)未奇數(shù)的第一節(jié)管采用3m鋼管，編號(hào)為偶數(shù)的第一節(jié)采用6m鋼管，后按孔深接長(zhǎng)補(bǔ)齊。管棚體外露末端焊接15×15cm厚度8～10鋼板，在鋼板中心鉆φ15mm孔洞，焊接注漿閥門。

（5）水泥漿在拌制時(shí)，嚴(yán)格按照施工配合比進(jìn)行投料，并在高速攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌。在管棚中注入水泥水玻璃漿液，注漿時(shí)初壓為0.5～1MPa，終壓為2.0Mpa。

（6）注漿施工時(shí)，漿體的濃度逐漸增加至設(shè)計(jì)濃度，這樣逐漸增加漿體濃度的施工方法有利于漿體向拱頂方向擴(kuò)散，促進(jìn)漿體的緊密，利于后期的防滲。注漿施工時(shí)，由兩端的管棚鋼管開(kāi)始注漿，注漿過(guò)程中進(jìn)行跳孔注漿，向隧道拱頂鋼管方向推進(jìn)。

3.2 小導(dǎo)管注漿補(bǔ)強(qiáng)

在開(kāi)挖過(guò)程中，由于采用長(zhǎng)管棚注漿加固的范圍有限，很難達(dá)到4m的加固圈，所以需施作小導(dǎo)管注漿補(bǔ)強(qiáng)。小導(dǎo)管注漿補(bǔ)強(qiáng)時(shí)采用φ50熱軋無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)5.0m，開(kāi)孔長(zhǎng)4m，間距15cm，外插角200～250。小導(dǎo)管注漿采用的水泥漿的水灰比為1：1，注漿量需要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)確定。

3.3 開(kāi)挖及初期支護(hù)

洞內(nèi)開(kāi)挖采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法進(jìn)行，開(kāi)挖與小導(dǎo)管注漿穿插進(jìn)行，采用Ⅲ型超前小導(dǎo)管注漿進(jìn)行超前防護(hù)，并逐步進(jìn)行開(kāi)挖施工。每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺0.5～1.0m，逐榀鋼架開(kāi)挖，并及時(shí)施作臨時(shí)仰拱，拱圈及時(shí)閉合成環(huán)，抵抗周邊土壓力。為確保支護(hù)體系的及時(shí)封閉，減少開(kāi)挖后圍巖的暴露時(shí)間，初支應(yīng)在開(kāi)挖完成后及時(shí)進(jìn)行施作。

塌方回填后，洞室變形過(guò)大將會(huì)造成初支結(jié)構(gòu)侵入襯砌凈空，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)承載力的計(jì)算受到洞室變形的影響，因此在開(kāi)挖時(shí)需預(yù)留20cm的下沉量，在施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)施作仰拱使支護(hù)結(jié)構(gòu)盡快封閉成環(huán)以改善洞室結(jié)構(gòu)的受力條件。

4 注漿的控制措施

（1）為了保證管棚注漿施工的順利進(jìn)行，防止在注漿薄弱地段注漿時(shí)跑漿，應(yīng)在注漿段起始段的掌子面噴射混凝土阻止?jié){液外溢，同時(shí)管棚端頭空隙處采用混凝土堵塞密實(shí)。

（2）注漿時(shí)應(yīng)防止管路故障或者泵故障造成漿液比例的改變，所以注漿時(shí)需要經(jīng)常測(cè)定混合漿液的凝結(jié)時(shí)間。注漿的過(guò)程，要時(shí)刻注意泵口壓力的變化情況以及孔口壓力的變化情況。

（3）注漿過(guò)程中應(yīng)及時(shí)封堵孔口或者工作面的漏漿，注漿結(jié)束后徹底清洗泵體和管路以保證再次注漿的質(zhì)量。在注漿的過(guò)程中，做好注漿的紀(jì)錄以及鉆孔的紀(jì)錄，為分析注漿效果提供依據(jù)。

（4）注漿施工作業(yè)中，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程諸多控制因素中最為關(guān)鍵的因素是注漿的壓力，施工時(shí)可以根據(jù)流量計(jì)顯示的孔口壓力的變化情況來(lái)判斷注漿施工的進(jìn)展情況。

（5） 在注漿過(guò)程中，當(dāng)單孔注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%以上或者注漿壓力達(dá)到規(guī)定的終壓5.0MPa，便可以結(jié)束注漿施工。

5 結(jié)束語(yǔ)

管棚法早期是隧道施工的一種輔助方法，在軟巖隧道施工中廣泛應(yīng)用于穿越松散帶、破碎帶、軟弱地層、涌水、涌砂層等。預(yù)埋超前管棚做頂板及側(cè)壁支撐的施工方法，為后續(xù)的隧道開(kāi)挖提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且該方法具備施工快、工期短及安全性高等特點(diǎn)，是隧道施工中解決坍塌的有效施工方法。

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